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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lager, vorzugsweise ein Motorlager oder ein Getriebelager, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Anschlagelement zur Verwendung bei einem derartigen Lager gemäß des Patentanspruchs 8 sowie ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Lager gemäß des Patentanspruchs 9.
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Zur Dämpfung von Schwingungen sind auf vielen Gebieten der Technik Lager bekannt, welche zwei Komponenten schwingungsfähig miteinander verbinden jedoch gleichzeitig ausgebildet sind, die Schwingungsübertragung zwischen den beiden Komponenten zu dämpfen, d.h. die Schwingungen beim Übergang von einer Komponente auf die andere Komponente in der Amplitude zu verringern. Derartige Lager werden z.B. als Motor- oder als Getriebelager in Kraftfahrzeugen eingesetzt.
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Motor- und Getriebelager weisen üblicherweise ein Außenteil, ein Innenteil und einen Elastomerkörper auf. Das Außenteil des Lagers, welches auch als Gehäuse bezeichnet werden kann, ist z.B. zylindrisch, hülsenartig oder kastenförmig ausgebildet. Der Elastomerkörper weist wenigstens einen Federkörper (Federbein) auf, der das z.B. hülsenartige Innenteil mit dem Außenteil verbindet. Das Außenteil ist mit dem Gestell des Kraftfahrzeugs fest verbunden. Das Innenteil, welche auch als Einsteckhalter bezeichnet werden kann, ist z.B. mit dem Motor des Kraftfahrzeugs fest verbunden.
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An dem Einsteckhalter kann der Motor derart befestigt werden, dass bei einem in ein Kraftfahrzeug eingebauten Lager die Richtung der Hauptschwingungsrichtung des Motors, die i.Allg. der Richtung der Gewichtskraft entspricht, im Wesentlichen senkrecht auf der Längsachse des Lagers steht. Der Motor des Kraftfahrzeuges ist dann durch den Federkörper im Wesentlichen in Richtung der Gewichtskraft des Lagers federnd gegenüber dem Gestell des Kraftfahrzeugs gelagert.
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Bei derartigen Lagern ist es ferner üblich, zwischen dem Innenteil und dem Außenteil Anschläge bzw. Anschlagsflächen vorzusehen, welche bei einem Kontakt zwischen Innenteil und Außenteil diesen dämpfen können. Ein derartiger Kontakt kann durch starke Belastungen insbesondere in der Fahrt- bzw. Bremsrichtung des Kraftfahrzeugs auftreten. Hierdurch sollen Kräfte aus dem Motormoment abgestützt werden, welche bei einem quereingebauten Motor eines Kraftfahrzeugs mit Vorderradantrieb in der Längsrichtung des Kraftfahrzeugs auftreten, welche auch der Längsrichtung des Lagers entspricht.
Die Anschläge können durch zusätzliche Elastomerkörper gebildet werden, welche an dem Innenteil und bzw. oder an dem Außenteil ausgebildet und dem jeweils anderen Teil zugewandt sind.
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Vorteilhaft ist bei der Verwendung derartiger Anschläge, dass der Kontakt zwischen Innenteil und Außenteil gedämpft werden kann, so dass z.B. Beschädigungen des Innenteils und bzw. oder des Außenteils durch einen derartigen Kontakt vermieden oder zumindest reduziert werden können.
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Vorteilhaft ist bei der Verwendung derartiger Anschläge auch, dass durch die Anschläge eine gewünschte Lagercharakteristik insbesondere im Bereich der Progression der Kennlinie realisiert werden kann. Mit diesem Ziel können sowohl die Eigenschaften des Materials der Anschläge als auch die geometrische Form, d.h. die Kontur, der Anschläge modifiziert werden.
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Nachteilig ist dabei jedoch, dass die gewählte Konstruktion der Anschläge sowohl hinsichtlich der Materialeigenschaften als auch hinsichtlich der geometrischen Form u.a. den Zielkonflikt zwischen der Progression, welche einen großen Einfluss auf die Fahrzeugakustik haben kann, und der Lebensdauer der Anschläge, welche einen großen Einfluss auf die Lebensdauer des gesamten Lagers haben können, gleichzeitig lösen soll. Da dies auf diese Art und Weise nicht möglich ist, können beide Vorgaben stets nur teilweise erreicht werden, soll die andere Vorgabe nicht unzulässig stark vernachlässigt werden.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lager, vorzugsweise ein Motorlager oder ein Getriebelager, der eingangs beschriebenen Art bereit zu stellen, welches eine vorgegebene Lagercharakteristik bei gleichzeitig höherer Lebensdauer als bisher bekannt aufweist. Vorzugsweise soll die vorgegebene Lagercharakteristik im Bereich der Progression der Kennlinie realisiert werden können. Zumindest soll eine Alternative zu bekannten Lagern, vorzugsweise zu bekannten Motorlager oder Getriebelagern, bereitgestellt werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Lager, vorzugsweise durch ein Motorlager oder durch ein Getriebelager, mit den Merkmalen gemäß des Patentanspruchs 1, durch ein Anschlagelement mit den Merkmalen gemäß des Patentanspruchs 8 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Lager, vorzugsweise ein Motorlager oder ein Getriebelager, mit wenigstens einer ersten Lagerkomponente, vorzugsweise mit einem Außenteil, mit wenigstens einer zweiten Lagerkomponente, vorzugsweise mit einem Innenteil, und mit wenigstens einem Federkörper, vorzugsweise mit wenigstens einem elastomeren Federkörper, welcher die beiden Lagerkomponenten schwingungsfähig und schwingungsdämpfend miteinander verbindet. Ferner weist das Lager wenigstens ein Anschlagelement auf, welches an einer der beiden Lagerkomponenten angeordnet und mit einer Anschlagfläche der anderen Lagerkomponente zumindest abschnittsweise zugewandt ist, wobei das Anschlagelement ausgebildet ist, Kontakte der beiden Lagerkomponenten zueinander zu dämpfen.
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Das erfindungsgemäße Lager ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche zumindest abschnittsweise eine Strukturierung aufweist, welche durch wenigstens eine Aussparung, vorzugsweise durch eine Mehrzahl von Aussparungen, gebildet wird, welche sich von der Anschlagfläche zumindest im Wesentlichen senkrecht, vorzugsweise genau senkrecht, in das Anschlagelement erstreckt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine Strukturierung der Anschlagfläche des Anschlagelements bzw. eines Anschlagkörpers des Anschlagelements die belastungsbedingten Spannungen bzw. Dehnungen im Anschlagelement bzw. in dessen Anschlagkörper, welche im Fall eines Kontakts auftreten können, reduziert werden können. Hierdurch kann die Lebensdauer des Anschlagelements bzw. dessen Anschlagkörpers verbessert werden. Dies kann sich positiv auf die Lebensdauer des Lagers als Ganzes auswirken. Insbesondere kann die Lagercharakteristik, insbesondere im Bereich der Progression der Kennlinie, wie gewünscht eingestellt werden und gleichzeitig durch die erfindungsgemäße Strukturierung der Anschlagfläche des Anschlagelements bzw. des Anschlagkörpers des Anschlagelements die Lebensdauer erhöht werden.
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Vorteilhaft ist dabei auch, dass sich durch die erfindungsgemäße Strukturierung der Anschlagfläche des Anschlagelements bzw. des Anschlagkörpers des Anschlagelements eine weitere Möglichkeit bei der Auslegung des Lagers ergibt, dessen Eigenschaften zu beeinflussen. Mit anderen Worten kann durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Strukturierung eine weitere Stellgröße zur gezielten Auslegung des Lagers geschaffen werden.
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Unter einer Strukturierung sind dabei Aussparungen jeglicher Ausgestaltung zu verstehen, welche sich als Vertiefungen von der Anschlagfläche senkrecht und bzw. oder schräg in das Material des Anschlagelements im Bereich der Anschlagfläche hinein erstrecken und das Material des Anschlagelements im Bereich der Anschlagfläche abschnittsweise zueinander beabstanden, so dass bei belastungsbedingten Spannungen bzw. Dehnungen das Material des Anschlagelements im Bereich der Anschlagfläche teilweise in diese Aussparungen ausweichen kann. Hierdurch können Spannungen in diese Richtungen vermieden werden, weil das Material durch die Aussparungen unterbrochen wird. Die Strukturierung kann vergleichbar der Strukturierung bei einem Winterreifen ausgebildet sein.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aussparung zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, durch eine Rille gebildet. Unter einer Rille wird eine dünne und längliche Aussparung verstanden, welche aus als laminare Aussparung oder als laminare Struktur bezeichnet werden kann. Hierdurch kann das Material des Anschlagelements im Bereich der Anschlagfläche unterbrochen werden, um Spannungen bzw. Dehnungen das Material in dieser Richtung zu vermeiden. Gleichzeitig kann die Reduzierung des Materials des Anschlagelements im Bereich der Anschlagfläche jedoch gering gehalten werden, um die dämpfende Wirkung des Anschlagelements möglichst wenig zu beeinflussen bzw. zu reduzieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung verläuft die Aussparung zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, zumindest im Wesentlichen parallel zur Anschlagfläche. Hierdurch kann eine Unterbrechung des Materials des Anschlagelements im Bereich der Anschlagfläche erreicht werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung verläuft die Aussparung zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, geradlinig oder wellenförmig parallel zur Anschlagfläche. Eine geradlinig verlaufende Aussparung kann besonders einfach herzustellen sein, z.B. durch einen geradlinigen Schnitt durch das Material des Anschlagelements im Bereich der Anschlagfläche. Eine wellenförmig verlaufende Aussparung kann einen größeren Bereich des Materials des Anschlagelements im Bereich der Anschlagfläche unterbrechen als eine geradlinig verlaufende Aussparung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung verläuft die Aussparung zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, wabenförmig parallel zur Anschlagfläche. Mit anderen Worten sind die Aussparungen hexagonal ausgebildet und gehen vorzugsweise ineinander über, so dass sich eine durchgängige Strukturierung bildet. Hierdurch können Unterbrechungen des Materials des Anschlagelements im Bereich der Anschlagfläche in mehreren Richtungen geschaffen werden, um belastungsbedingte Spannungen bzw. Dehnungen im Anschlagelement bzw. in dessen Anschlagkörper möglichst wirkungsvoll zu reduzieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Anschlagelement einen Grundkörper auf, welcher das Anschlagelement mit einer der beiden Lagerkomponenten verbindet, und das Anschlagelement weist einen Anschlagkörper aufweist, welcher mit dem Grundkörper verbunden ist und die Anschlagfläche aufweist. Mit anderen Worten kann das einteilige Anschlagelement aus zwei Körpers hergestellt werden, welche vorzugsweise nicht-zerstörungsfrei trennbar wie z.B. stoffschlüssig miteinander verbunden sein können. Hierdurch kann der Grundkörper und der Anschlagkörper jeweils für seinen Zweck gezielt ausgelegt werden, sodass das Anschlagelement den jeweiligen Anforderungen gerecht werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Grundkörper zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, aus einem Metall oder aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff, ausgebildet und bzw. oder der Anschlagkörper ist zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, aus einem elastomeren Material, vorzugsweise aus Gummi, ausgebildet. Hierdurch kann seitens des Grundkörpers eine sichere und dauerhaft haltbare Verbindung zu der jeweiligen Lagerkomponente hergestellt werden. Dies ist über einen Grundkörper aus Metall ebenso möglich wie über einen Grundkörper aus Kunststoff, insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff, wobei durch die Verwendung von Kunststoff üblicherweise eine Gewichtsersparnis erreicht werden kann.
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Durch die Verwendung eines elastomeren Materials und insbesondere von Gummi kann eine dämpfende Wirkung des Abschlagkörpers einfach und kostengünstig umgesetzt werden. Gleichzeitig kann der elastomere Anschlagkörper mittels Vulkanisation stoffschlüssig mit dem Grundkörper verbunden werden, um gleichzeitig eine dauerhaft haltbare Verbindung durch die ohnehin erforderliche Vulkanisation des Anschlagkörpers zu erreichen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Anschlagelement zur Verwendung bei einem Lager, vorzugsweise bei einem Motorlager oder bei einem Getriebelager, wie zuvor beschrieben, wobei das Anschlagelement ausgebildet ist, an einer der beiden Lagerkomponenten angeordnet und mit einer Anschlagfläche der anderen Lagerkomponente zumindest abschnittsweise zugewandt zu werden, wobei das Anschlagelement ausgebildet ist, Kontakte der beiden Lagerkomponenten zueinander zu dämpfen, wobei die Anschlagfläche zumindest abschnittsweise eine Strukturierung aufweist, welche durch wenigstens eine Aussparung, vorzugsweise durch eine Mehrzahl von Aussparungen, gebildet wird, welche sich von der Anschlagfläche zumindest im Wesentlichen senkrecht, vorzugsweise genau senkrecht, in das Anschlagelement erstreckt. Hierdurch kann ein Anschlagelement geschaffen werden, welches bei einem Lager wie zuvor beschrieben eingesetzt werden kann, um die dort beschriebenen Eigenschaften zu realisieren.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem Lager, vorzugsweise mit einem Motorlager oder mit einem Getriebelager, wie zuvor beschrieben. Hierdurch können die zuvor beschriebenen Eigenschaften eines erfindungsgemäßen Lagers bei einem Kraftfahrzeug genutzt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den folgenden Figuren erläutert. Darin zeigt:
- 1 eine perspektivische schematische Darstellung eines Lagers in Form eines Motorlagers;
- 2 einen Längsschnitt der Darstellung der 1;
- 3 eine perspektivische schematische Darstellung eines Anschlagelements des Lagers; und
- 4 einen Längsschnitt der Darstellung der 3.
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Die Beschreibung der o.g. Figuren erfolgt in kartesischen Koordinaten mit einer Längsrichtung X, einer zur Längsrichtung X senkrecht ausgerichteten Querrichtung Y sowie einer sowohl zur Längsrichtung X als auch zur Querrichtung Y senkrecht ausgerichteten vertikalen Richtung Z. Die Längsrichtung X kann auch als Tiefe X, die Querrichtung Y auch als Breite Y und die vertikale Richtung Z auch als Höhe Z bezeichnet werden.
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1 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung eines Lagers 1 in Form eines Motorlagers 1. 2 zeigt einen Längsschnitt der Darstellung der 1.
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Dargestellt ist ein Lager 1 in Form eines Motorlagers 1. Daher werden die kartesischen Koordinaten derart auf das Motorlager 1 angewendet dargestellt, wie es der Einbausituation eines derartigen Motorlagers 1 bei einem quereingebauten Motor bei einem Kraftfahrzeug mit Vorderradantrieb entspricht.
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Das Motorlager 1 weist eine erste Lagerkomponente 10 in Form eines Außenteils 10 und eine zweite Lagerkomponente 11 in Form eines Innenteils 11 auf. Das Außenteil 10 und das Innenteil 11 sind durch zwei elastomere Federkörper 12, welche auch als elastomere Federbeine 12 bezeichnet werden können, schwingungsfähig und gleichzeitig schwingungsdämpfend miteinander verbunden. Das Außenteil 10 kann an einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) und das Innenteil 11 an dem Motor (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs befestigt werden, so dass die Schwingungen des Motors von der Karosserie ferngehalten werden können. Gleichzeitig können auch Schwingungen der Karosserie, welche z.B. vom Untergrund des fahrenden Kraftfahrzeugs ausgelöst werden können, vom Motor ferngehalten werden.
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Seitlich in der Längsrichtung X ist auf beiden Seiten des Innenteils 11 jeweils ein Anschlagelement 13 vorgesehen, welches auch als Anschlag 13 bezeichnet werden kann und in der Längsrichtung X der jeweiligen Innenseite des Außenteils 10 zugewandt ist. Über die beiden Anschlagelemente 13 können Kontakte des Innenteils 11 mit dem Außenteil 10 gedämpft werden, um Kräfte aus dem Motormoment abzustützen. Dies ist allgemein bekannt.
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3 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung eines Anschlagelements 13 des Lagers 1. 4 zeigt einen Längsschnitt der Darstellung der 3.
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Im Unterschied zu bekannten Anschlagelementen 13 ist das erfindungsgemäße Anschlagelement 13 der 3 und 4 wie folgt ausgebildet:
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Das erfindungsgemäße Anschlagelement 13 besteht aus einem metallischen Grundkörper 14 und aus einem elastomeren Anschlagkörper 15, welche auf den metallischen Grundkörper 14 aufvulkanisiert ist. Dabei ist der elastomere Anschlagkörper 15 im Wesentlichen auf dem metallischen Grundkörper 14 in der Längsrichtung X ausgebildet, so dass eine Anschlagfläche 16 in der Längsrichtung X zu der Innenseite des Außenteils 10 hin gebildet wird.
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Zwischen der Anschlagfläche 16 und dem metallischen Grundkörper 14 weist der elastomere Anschlagkörper 15 eine Stärke bzw. eine Dicke in der Längsrichtung X auf, so dass bei einem Kontakte des Innenteils 11 über die Anschlagfläche 16 des Anschlagkörpers 15 mit dem Außenteil 10 in der Längsrichtung X die Kräfte dieses Kontakts durch elastischen Einfederung des Anschlagkörpers 15 gedämpft werden können.
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Um hierbei belastungsbedingt entstehende Spannungen bzw. Dehnungen innerhalb des Materials des Anschlagkörpers 15 zu reduzieren, weist die Anschlagfläche 16 eine Strukturierung 17 in Form von wellenförmig in der Längsrichtung X verlaufenden Rillen 17 auf, welche auch als laminare Aussparungen 17 bezeichnet werden können. Diese dünnen Unterbrechungen des Materials des Anschlagkörpers 15 bewirken erfindungsgemäß, dass sich die belastungsbedingten Spannungen bzw. Dehnungen nicht über die Rillen 17 hinaus ausdehnen können. Vielmehr kann das Material des Anschlagkörpers 15 in die Rillen 17 ausweichen, so dass Spannungen und Belastungen reduziert werden können.
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Hierdurch kann die Lebensdauer der Anschlagelemente 13 erhöht werden, was sich entsprechend positiv auf die Lebensdauer des gesamten Motorlagers 1 auswirken kann. Auf diese Art und Weise kann auch eine gewünschte Lagercharakteristik insbesondere im Bereich der Progression der Kennlinie realisiert werden, ohne hierdurch die Lebensdauer der Anschlagelemente 13 zu reduzieren.
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Bezugszeichenliste
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- X
- Längsrichtung; Tiefe
- Y
- Querrichtung; Breite
- Z
- vertikale Richtung; Höhe
- 1
- Lager; Motorlager; Getriebelager
- 10
- erste Lagerkomponente; Außenteil
- 11
- zweite Lagerkomponente; Innenteil; Einsteckhalter
- 12
- (elastomerer) Federkörper; (elastomeres) Federbein
- 13
- Anschlagelement; Anschlag
- 14
- (metallischer) Grundkörper des Anschlagelements 13
- 15
- (elastomerer) Anschlagkörper des Anschlagelements 13
- 16
- Anschlagfläche des Anschlagkörpers 15
- 17
- Strukturierung der Anschlagfläche 16; Aussparungen; Rillen
